毕业论文汽车主减速器总成检测机结构设计.doc
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1、 黑龙江旅游职业技术学院 淮北职业技术学院毕 业 设 计 (论 文)专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 学生姓名 学 号 课 题 汽车主减速器总成检测机结构设计 和控制电路设计 指导教师 胡 冬 青 2008 年 5 月 5 日摘要汽车主减速器是汽车总成的一个重要部件,其性能对整车质量有着直接影响,在生产线上通过试验台对主减速器进行全方位的检测能够有效地保证产品质量。本文介绍了汽车主减试验台的机械结构设计及技术实现。系统可以实现对三种主减速器的综合性能检测,并能根据预先设定的技术参数进行产品性能评判。本试验台整体结构由工作机构、翻转机构、传动机构和支撑机构四部分组成。文中详细阐述了试验台的
2、各零部件的设计及必要的计算过程,还叙述了对伺服电机、减速机、扭矩传感器、线性滑轨等外购件的选型过程。最终,完成了试验台的设计要求,给出了所设计的试验台的主要技术指标。关键词:主减速器 试验台 机械结构Abstract The final drive is an important part in the automobile, its performance has the direct influence to the entire vehicle quality, carries on the omni-directional examination on the production l
3、ine through the experimental system of final drive to be able effectively to guarantee the product quality. This article introduced the mechanism design and the technical realization of experimental system of final drive. The system may realize to three types of final drive overall performance exami
4、nations, and evaluate the production performance according to the technique parameters beforehand. The integrated structure of test stand consists of four components,namely:working mechanism,overturn mechanism,drive mechanism and supporting mechanismThe paper states the design and calculation of par
5、ts and components for test stand in detailAlso it introduce the process of purchased components selectionIt includes servo electromotor,speed reducer,torque and rotational speed sensor,linear guidway and etcFinally,it accomplish the design requirement and give out the technical specifications of the
6、 test standKeywords: final drive experimental system mechanism structure目 录目 录41 引言51.1 主减速器简介51.2 主减速器结构及其分类61.3 汽车检测技术的国内外发展现状81.4研究主减实验台的作用和意义102总体方案设计 112.1常见实验台检测方案概述112.2 总体设计思路113 主减速器实验台的机械结构设计123.1实验台整体结构设计123.2工作机构的设计133.2.1伺服系统133.2.2减速器的设计143.2.2.1行星齿轮传动基本尺寸计算153.2.2.2行星齿轮传动受力分析203.2.2.3
7、行星齿轮传动强度校核233.2.3扭矩传感器323.2.4花键轴的设计333.3传动提升机构的设计343.3.1直线滑轨343.3.2气缸353.3.3链轮组件363.4支撑机构的设计374试验台使用说明374.1试验台检测原理374.2实验台的主要技术指标38总结39谢辞40参考文献41附录一 科技文献翻译42 1 引言1.1 主减速器简介主减速器主要由主减速器齿轮和差速器构成,结构图如图1.1所示,主减速器齿轮采用一对双曲面齿轮传动,以改变传动轴线方向,降低转速并增大扭矩。差速器使左右轮差速,由图中的的行星直齿锥齿轮系实现。1.1 主减速器结构图主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主
8、要部件。对发动机纵置的汽车来说,主减速器还利用锥齿轮传动以改变动力方向。汽车正常行驶时,发动机的转速通常在2000至3000r/min左右,如果将这么高的转速只靠变速箱来降低下来,那么变速箱内齿轮副的传动比则需很大,而齿轮副的传动比越大,两齿轮的半径比也越大,换句话说,也就是变速箱的尺寸会越大。另外,转速下降,而扭矩必然增加,也就加大了变速箱与变速箱后一级传动机构的传动负荷。所以,在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器,可使主减速器前面的传动部件如变速箱、分动器、万向传动装置等传递的扭矩减小,也可使变速箱的尺寸质量减小,操纵省力。由此可见主减速器在整个汽车传动系中扮演了非常重要的角
9、色。如图1.2所示,现代汽车的主减速器,广泛采用螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。双曲面齿轮工作时,齿面间的压力和滑动较大,齿面油膜易被破坏,必须采用双曲面图1.2 主减速器外形图齿轮油润滑,绝不允许用普通齿轮油代替,否则将使齿面迅速擦伤和磨损,大大降低使用寿命。1.2 主减速器的结构及其分类1.2.1 主减速器的分类主减速器按不同的使用要求,其结构形式也各不相同。按参加减速传动的齿轮副数目分:有单级式主减速器和双级式主减速器。在双级式主减速器中,若第二级减速器齿轮有两副,并分置于两侧车轮附近,实际上成为独立部件,则称为轮边减速器。按主减速器主传动比挡数分:有单速式和双速式。前者的传动比是固定的,后者有
10、两个传动比可以选择,来适应不同的行驶条件。按齿轮副结构形式分:有圆柱齿轮式(又分为轴线固定式和轴线旋转式即行星齿轮式)、圆锥齿轮式和准双曲面齿轮式。1.2.2 主减速器的结构现在以单级主减速器为例,来说明主减速器的构造。图1.3所示的是单级主减速器总成的结构图。其主要靠一对锥齿轮传递扭矩,具有结构简单、传动效率高、体积小、重量轻等优点,现今的汽车的驱动桥大多采用了此种结构。主动齿轮轴16采用跨置式结构,用两个单列圆锥滚子轴承2、4和一个圆柱滚子轴承6,分别支承在轴承座3和减速器壳7内。从动锥齿轮12以内孔定心用螺栓11与差速器左半壳9连成一体。差速器左、右半壳用螺栓紧固在一起,其两端用两个圆锥
11、滚子轴承8支承在减速器壳的瓦盖式轴承座中,轴承外侧挡有调整螺母10、14。整个单级主减速器总成的工作情况是:从传动轴传来的动力由叉形凸缘1经花键传递给主动齿轮轴、从动锥齿轮,经过降速增扭、变向后,通过螺栓传给差速器壳,再由差速器传给两侧的半轴,从而驱动车轮行驶。图1.3 单级主减速器总成结构1.叉形凸缘 2.单列圆锥磙子轴承 3.轴承座4.单列圆锥滚子轴承 5.支承螺栓 6.圆柱滚子轴承7.减速器壳 8.圆锥滚子轴承 9.差速器左半壳 10.调整螺母(左) 11.螺栓 12.从动锥齿轮13.差速器右半壳 14调整螺母(右) 15调整垫片 16.主动齿轮轴1.3 汽车检测技术的国内外发展现状汽车
12、制造技术包含了从原材料进厂开始到汽车整车出厂为止的整个过程。因此,汽车制造检测技术的涉及的面很宽,范围也很广。它的分类方法和要求也各不相同。按被检参数的属性分可以分为:物理化学性质的检测、几何量的检测、性能参数的检测。汽车检测参数是反映汽车技术状况直接或间接的参数。检测参数可以是上述任何参数。检测参数可以是稳定的值,也可以是动态信号,为提高检测精度,应根据不同的对象选择相应的检测参数。在选择检测参数时应根据参数的敏感性、单调性、稳定性和信息性的原则。除了这些原则外,测量的方便性和经济性也是必须考虑的。汽车检测技术是汽车技术的发展而发展的,在汽车发展的早期,人们主要通过有经验的维修人员发现汽车的
13、故障并作有针对性的修理。既过去人们常讲的“望”(眼看)、“闻”(耳听)、“切”(手摸)方式。随着现代科学技术的进步,特别是计算机技术的进步,汽车检测技术也飞速发展。目前人们己能依靠各种仪器设备,对汽车进行检测,而且安全、迅速、准确。根据以上所述,检验汽车技术状况的方法分三种: 1、人工凭经验诊断法:这种方法具有不需要专门仪器或设备,投资少等优点。缺点是诊断速度慢、准确性差,不能进行定量分析,且需要较高的技术水平。人工凭经验诊断法多使用于中小维修企业和汽车队的故障诊断。虽然该法缺点较多,但在相当长的时期内仍有其独特的使用价值。 2、仪器设备检测法:这种方法是在人工凭经验诊断法基础上发展起来的现代
14、检验方法。该法可在汽车不解体情况下,借助简单工具,用仪器或设备检测汽车性能和故障的参数,曲线或波形,甚至能自动分析,判断汽车的技术状况。其优点是检测速度快,准确性高,能定量分析和易掌握等。缺点是需要的仪器和设备多,操作人员多,占用厂房大,因而投资也大。仪器设备检测法多适用于大型维修企业和汽车检测站,它是现代汽车检测技术的发展方向。3、系统检测方法:这是要计算机辅助检测基础上的多功能自动化检测方法。在检测系统早采用先进的计算机,传感器及电子设备,能同时获得多个检测参数和进行多项测试功能。实现了状态信号采集,特征提取,状态识别的自动化,并能以显示,打印,绘图等多种方式自动输出检测分析结果。检测精确
15、,可靠,效率高,己有一大批先进的自动检测系统投入使用。国外汽车检测设备发展较快,特别是工业发达国家、随着其汽车的发展速度和汽车保有量的迅猛增长、推动了汽车检测设备的发展进程;如今国外汽车检测维修设备己普遍应用高新技术,是机电一体化、智能化的综合体,产品质量高、工艺性好、使用方便可靠。如日本、美国、意大利等国家汽车检测诊断设备的种类、制造工艺、产品水平均处于世界领先地位,其产品己形成系列化、标准化和规范化。由于汽车工业的总体水平相对于工业发达国家落后,我国的汽车检测技术及装备水平同样处于较为落后的地位。大部分生产厂家及汽车维修站的汽车性能及故障检测仍然停留在 “手摸、眼看、耳听”及简单道路测试的
16、原始水平。我国从 80年代起从日本和欧洲 (主要是日本)引进 (改造)了一些检测技术设备,这些设备除部分采用自动控制外大多采用单机人工操作,存在着自动化程度低,检测项目单一,检测精度及可靠性差,效率不高等缺点,如今已大大落后于世界先进水平,难以满足汽车生产及维修的需要。随着民族汽车工业的发展,对先进汽车产品检测技术及设备的需求越来越迫切。在积极引进、消化吸收国外先进检测设备的同时,也必须提高同类设备的自主设计开发水平,努力研制适合我国国情的先进检测设备,为保障汽车产品的高质量,加强产品的竞争力,促进我国汽车工业的发展提供必要条件。检测设备的研制生产得到了快速发展,缩小了与先进国家的差距。如今汽
17、车检测中通用的制动试验台、侧滑试验台和底盘测功机等,国内己自给有余,而且结构形式多样。我们虽然已经取得了很大的进步,但与世界先进水平相比,还有一定距离。我国汽车检测技术要赶超世界先进水平,应该从汽车检测技术基础、汽车检测设备智能化和汽车检测管理网络化等方面进行研究和发展。自20世纪 60年代后期,由于政府部门的重视,我国开始研制一些结构简单的维修设备,但由于种种原因,检测技术一直发展缓慢。到了20世纪70年代,特别是20世纪 80年代以后,随着汽车数量的迅速增长,特别是随着汽车制造业和公路交通运输业的发展,我国的机动车保有量迅速增加。从近几年在北京举办的中国国际汽车维修检测设备及汽车用品展览会
18、上不难看出,目前我国汽车检测维修设备行业的从业队伍正在不断发展壮大,检测维修设备的档次和技术含量越来越高,种类也日臻全面,逐步形成了类别和系列。1.4 研究主减试验台的作用和意义在现代社会,汽车已经成为人们工作、生活中不可缺少的一种交通工具。汽车本身是一个复杂的系统,随着行驶里程的增加和使用时间的延续,其技术状况将不断恶化。因此,一方面要不断研制性能优良的汽车,在车辆出厂前就做好把关技术;另一方面要借助维护和修理,恢复其技术状况。 汽车生产过程的检测技术,作为现代制造技术的重要组成部分,它是监督控制生产过程和产品质量的眼睛和手段。一辆汽车有上千万个品种、上万个零部件组成。在大批量连续生产过程中
19、,要保证整车的技术性能和使用要求,产品设计和工艺设计部门,要对每一种零部件,从原材料进厂、铸锻冲过程,机械加工和热处理,直至总成和整车的装配试验过程的各个生产环节,制订出质量标准指标和工艺技术参数,并加以有效的控制。 生产过程的检测技术,不但能够准确地判断这些质量性能指标和工艺技术参数,是否已经达到设计的要求,即产品是否合格。而且重要的是,通过对检测数据的分析处理,能够正确判断这些性能指标和技术参数失控的状况和产生的原因。这一方面可以通过检测设备的信息反馈,对工艺设备及时地调整来消除失控现象;另一方面也为产品设计和工艺设计部门采取有效地改进措施消除失控现象,提供可靠的科学依据,从而达到保证产品
20、质量和稳定生产过程的目的。这就是通常所说的,检测技术对产品质量和稳定生产所起的 “能动的反作用”。汽车主减速器是汽车总成的一个重要部件,其性能对整车质量有着直接影响,在生产线上通过试验台对主减速器进行全方位的检测能够有效地保证产品质量。2 总体方案设计2.1 常见试验台检测方案概述汽车试验台常见的分类方法有多种:按测试原理不同,可分为反力式和惯性式两类;按试验台支承车轮形式不同,可分为滚筒式和平板式两种;按检测参数不同,可分为测制动力式、测制动距离式和综合式三类;按实验台的测量、指示装置传递信号不同,可分为机械式、液压力和电气式三类;按实验台同时能测车轴数不同,可分为单轴式、双轴式和多轴式三类
21、。 在上述类型中,反力式滚筒制动试验台 (测制动力式)和惯性式滚筒制动试验台 (测制动距离式)获得了广泛应用。其中,特别是单轴反力式滚筒制动试验台应用最为普遍,国外车辆检测站所用制动检验设备多为这种型式。例如,苏联90%的制动检验设备为反力式滚筒制动试验台。在日本,反力式滚筒试验台是被运输大臣批准的制动检验设备。惯性式跑板制动试验台有一定应用,但不普遍。多功能综合试验台不仅能够检测车辆的制动性能,还能检测加速性能、滑行性能、燃烧经济性和车速表指示误差等,有的甚至还能进行底盘测功等多项实验。2.2 总体设计思路本次主减试验台结构设计将整个机械部分的设计分为了三个主要部分。分别是试验台支撑机构的设
22、计,工作机构的设计,配重提升机构的设计。试验台整体支撑框架的设计需要满足对整个工作机构、配重机构、夹具系统以及提供翻转动力的电机的定位支撑。采用螺钉联结的方式对需要放置在支撑机构上的零部件进行固定,同时应考虑其具有足够的强度来支撑整个测试系统。试验台工作机构的设计主要有三个要重点考虑的问题。首先要能够传送电机的动力,在电机启动时由于试验台本身的阻力矩以及主减速器的阻力矩的存在,要求传动系统要具有一定的降低转速增大扭矩的功能。其次要保证在线检测的关键零件扭矩传感器接入整个系统,并且能够平稳的运行。最后还要实现动力输出轴和主减速器输入轴的柔性连接。工作机构首先要具有减速增扭的装置,这里采用一个二级
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